1. Metabolismo del glucosio: I neuroni utilizzano principalmente il glucosio come principale fonte di energia. Il glucosio è una molecola di zucchero che entra nel neurone attraverso trasportatori specializzati del glucosio nella membrana cellulare.
2. Glicolisi: Una volta all'interno del neurone, il glucosio subisce una serie di reazioni chimiche note come glicolisi. La glicolisi avviene nel citoplasma e scompone il glucosio in molecole più piccole, incluso il piruvato, e rilascia una piccola quantità di energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato), una molecola che funge da valuta energetica primaria della cellula.
3. Trasporto mitocondriale: Le molecole di piruvato prodotte durante la glicolisi vengono trasportate nei mitocondri. Qui entrano nel ciclo dell'acido citrico (noto anche come ciclo di Krebs), una serie di reazioni chimiche che scompongono ulteriormente il piruvato e rilasciano energia.
4. Ciclo dell'acido citrico: Nel ciclo dell'acido citrico, le molecole di piruvato si combinano con il coenzima A (CoA) per formare acetil CoA, che entra nel ciclo. Mentre l’acetil CoA passa attraverso il ciclo, subisce una serie di reazioni che rilasciano anidride carbonica (CO2), generano ATP e producono trasportatori di elettroni ad alta energia, come NADH (nicotinammide adenina dinucleotide) e FADH2 (flavina adenina dinucleotide).
5. Catena di trasporto degli elettroni: Le molecole di NADH e FADH2 prodotte nel ciclo dell'acido citrico trasportano elettroni ad alta energia alla catena di trasporto degli elettroni, una serie di complessi proteici situati nella membrana interna dei mitocondri. Mentre gli elettroni si muovono attraverso la catena, la loro energia viene utilizzata per pompare ioni idrogeno (H+) dalla matrice mitocondriale nello spazio intermembrana, creando un gradiente protonico.
6. Sintesi ATP: Il gradiente protonico generato dalla catena di trasporto degli elettroni guida la fase finale della produzione di energia, nota come fosforilazione ossidativa. Il flusso di protoni nella matrice mitocondriale attraverso l'enzima ATP sintasi, guida la sintesi di ATP dall'ADP (adenosina difosfato) e dal fosfato inorganico (Pi).
Attraverso questo processo di respirazione cellulare, i neuroni convertono l’energia chimica immagazzinata nel glucosio in ATP, la valuta energetica universale della cellula. L'ATP viene quindi utilizzato per alimentare vari processi cellulari, tra cui la trasmissione di segnali elettrici (potenziali d'azione) lungo l'assone del neurone, il trasporto attivo di ioni e molecole attraverso la membrana cellulare e la sintesi di componenti cellulari essenziali.
